14 2018年7月 第 7 期（第31卷 总第250期）月刊
2018年 第7期电信工程技术与标准化
家宽业务专题
家宽接入网络带宽提速浅析 杨珩，崔北柱，胡勇 （中国移动通信集团设计院有限公司安徽分公司，合肥 230041）
摘 要
中国移动为贯彻“家庭宽带”发展策略、落实国家“网络强国”战略，强化自身宽带网络建设的“高起
点”、“建优势”等原则，在现有家宽接入网络基础上实施带宽提速的论证，已成为当前家宽接入网络建设工作的重中之重。论文从ODN、PON技术等方面对家宽接入网络带宽提速进行了思考和分析，并尝试给出了一些思路和策略。关键词
带宽提速；家宽；接入；PON；思路；策略
中图分类号 TN915 文献标识码 A 文章编号
1008-5599（2018）07-0014-05
收稿日期：2017-11-10
1 引言从家宽业务发展需求来看，当前家庭有线宽带基础设施趋于成熟，在一批有思想有冲劲的互联网企业推动下，家宽客户业务近年来迎来了井喷式发展，家庭宽带总体渗透率不断攀升，互联网经济也在高速增长。以4K高清视频、物联网、云应用为代表的家庭应用，近
期百兆以上，中远期千兆的需求，已不再是遥不可及。家庭宽带业务与带宽发展趋势如图1所示。中国移动为贯彻“家庭宽带”发展策略、落实国家“网络强国”战略，强化自身宽带网络建设的“高起点”、“建优势”等原则，在现有家宽接入网络基础上实施带宽提速的论证，已成为当前家宽接入网络建设工作的重中之重。
图1 家庭宽带业务与带宽发展趋势图15
家宽业务专题 电信工程技术与标准化 2018年7月 第 7 期（第31卷 总第250期）月刊2018年 第7期2 家宽接入网络带宽提速需求分析中国移动家宽接入网络发展较好的省份，城镇覆盖率已达80%以上，可以说基本已解决“有无”的问题，未来应聚焦在如何打造精品网络和关注网络服务质量问题上，而当前网络服务质量最突出问题是户均带宽提供能力的问题。当前基于PON技术的家宽接入网络，户均带宽提供能力到底如何呢？从接入层面来看，户均带宽提供能力与OLT设备PON口带宽提供能力、PON口下ODN链路所带用户数、用户数据并发比等因素息息相关。我们分别从中国移动宽带接入网络的两种主要接入方式FTTH和FTTB入手进行梳理。对于FTTB来说，以现有GPON设备、ODN链路常用光分路比以及ONU的端口情况来看，户均带宽如表1所示。在GPON设备下，现网以FTTB方式建设的小区，当用户数据并发比在25%，PON口下达到最大用户数时，户均带宽是无法满足百兆需求的，带宽提速是大势所趋。对于FTTH来说，户均带宽如表2所示。中国移动FTTH接入方式下ODN链路光分路比不超过1:64，以现有的GPON设备，当用户数据并发比在25%，PON口下达到最大用户数时，户均带宽可达百兆以上，近期是可以满足一般用户带宽提速需求的。
根据对FTTB、FTTH两种接入方式下户均带宽能力的测算和分析，我们可知：（1）近期以FTTB方式接入的用户或FTTH高带宽需求的高端用户，其户均带宽接入能力是存在一定问题的；（2）FTTH方式接入的一般用户，近期户均带宽能力可满足需求，但是后期随着智慧家庭、数字生活、4K高清等应用普及，用户数据并发比进一步提升是必然的趋势，户均带宽也是存在一定问题的。
3 FTTB方式下接入网络的带宽提速改造思路为提升户均带宽能力，FTTB接入网络近期即要实施改造。想提升户均带宽，在接入层面无外乎两种途径，一是提升PON口带宽能力。即引入新技术，向XG-PON1或更高标准演进；二是减少ODN链路下的用户总数。可以继续保持FTTB，新增PON口占用，分担ONU至新开的ODN链路上；也可以直接改造为FTTH，原有用户被分摊至新开ODN链路上。FTTB接入网络为应对带宽提速的改造思路如表3所示。首先，源于当前FTTH的发展趋势，各运营商集体发力，光纤到户已成为各运营商家宽业务营销当仁不让的主力；其次，不管是HGU（家庭网关）或是智能网关，从产业链来看，光口设备的带宽能力、成熟度和成本优势，未来将是电口设备无法比拟的。因此，虽然
GPON设备单GPON口下行带宽(bit/s)ODN链路光分路比ONU端口数最大用户数用户数据并发比户均带宽(bit/s)下行2.5 G1:16812825%78 M1:32825639 M1:161625639 M1:321651220 M
表1 FTTB方式下家宽接入网络户均带宽能力测算表
GPON设备单GPON口下行带宽(bit/s)ODN链路光分路比光分路器端口数最大用户数用户数据并发比户均带宽(bit/s)下行2.5G1:32323225%312 M1:646464156 M1:32323278%100 M1:64646439%100 M
表2 FTTH方式下家宽接入网络户均带宽能力测算表16 2018年7月 第 7 期（第31卷 总第250期）月刊
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家宽业务专题
维持FTTB方式，通过升级改造是可以满足眼下带宽升级需求的，但是面向未来智能网关业务的引入和发展，FTTH将是更为适宜的载体。由此我们可知，对于如校园、企业宿舍等人员流动性大，适宜于FTTB接入方式发展业务的场景，或因户线无法改造，仍需以FTTB接入方式发展业务的场景，近期的带宽提速改造可仍保留FTTB方式。而对于其他场景，为适应未来智能网关业务的引入和发展，宜尽快完成FTTH改造。那么那些仍需维持FTTB方式的家宽接入场景，是需要通过途径1还是途径2实施提速改造呢，我们可以进一步进行分析，分析如表4所示。因此，从FTTB来看，引入XG-PON1以实现带宽提速较为理想；但考虑到目前XG-PON1集采情况不明朗，暂时可通过空闲PON口和空闲的主干纤芯，降低单PON口下用户数来满足带宽提速。
4 FTTH方式下接入网络的带宽提速改造思路对于FTTH，接入层面带宽提速也还是两种途径——提升PON口带宽能力或是减少ODN链路下的
用户总数。而为了保证ODN链路的稳定和效率，少占用设备端口和主干光纤资源，FTTH原则上不压缩现网ODN链路下的用户总数。近期，对于大多数一般家宽客户来说，FTTH方式下接入网络是可以满足带宽提速需求的，主设备无需调整，而对于高端客户，可引入XG-PON1实现差异化服务。远期，随着XG-PON1和新技术的商用普及，设备将更趋于成熟和稳定，集采价格也将一路走低，通过引入新技术，提高PON口带宽能力，将是FTTH带宽提速的必然选择。
5 PON新技术引入策略技术的进步和基于新技术的设备更新换代是不可阻挡和逆转的，从长远来看，引入PON新技术到10G PON甚至WDM-PON技术是可以预见到的。新技术的引入并不是一刀切、一蹴而就，不等同于直接全网替换。对于中国移动，现有大部分厂家架式GPON设备子框，从技术层面来说，是可通过升级控制板、扩容上行，平滑升级至XG-PON1技术标准的。在新技术引入初期，通过升级现有GPON设备，
FTTB途径1途径2改造思路提升PON口带宽能力减少ODN链路下的用户总数
具体举措引入PON新技术新增PON口占用，分担ONU至新开的ODN链路上改造为FTTH，新增PON口占用，将用户分摊至新开ODN链路上
改造后接入方式维持FTTB维持FTTB改造为FTTH
表3 FTTB接入网络为应对带宽提速的改造思路表
考量维度途径1：提高ODN链路总带宽能力途径2：减少链路下带的用户数优劣改造难易度升级PON设备，割接链路至新PON口，更换ONU设备新开ODN链路，部分配线光纤割至新的链路上，PON口数量如不能满足，还面临设备扩容方式1有优势
PON口效率PON口数量需求不变PON口占用增多，且随着带宽进一步提速，PON口需求也会增多方式1有优势
光纤资源额外占用无影响因增加链路分担用户，额外占用主干纤芯，随着带宽进一步提速，主干纤芯占用也会增加方式1有优势
经济性XG-PON1暂未集采，近期设备价格居高GPON口集采价格合理，且在网空闲端口可直接利用近期：方式2有优势中远期：方式1有优势
表4 仍需维持FTTB方式的家宽接入场景带宽提速改造途径选取分析表17
家宽业务专题 电信工程技术与标准化 2018年7月 第 7 期（第31卷 总第250期）月刊2018年 第7期对ODN链路实施有限改造，在保留大量的GPON ONT资源基础上，引入XG-PON1的ONT，为现有家客宽带高端用户提供差异化服务。如何对现有ODN链路实施有限改造，以实现同一小区内的差异化服务？当前主要有两种方式可以考虑：方式1，引入合路器，方式2，单开XG-PON1链路。两种ODN链路改造方式如图2所示。两种方式进行比较分析，分析如表5所示。从以上分析可以看出，一级分光模式下，采用方式2，单开XG-PON1链路实现带宽提速的差异化服务，优势较为明显。该分析比对结论对于二级分光模式是否适用呢，二级分光模式下如采用方式2单开XG-PON1链路去改造，新建的链路需要开至各楼道分纤箱的第二级光分路器处，等同于在小区配线、引入光纤网络上，完整叠加XG-PON1链路。无论从光纤资源占用还是经济性来看，方式2的改造代价都要更大一些。因此，根据以上分析，我们建议：
对于采用一级分光模式的小区或楼宇，应采用方式2，单开XG-PON1链路；对于采用二级分光模式的小区或楼宇，可采用方式1，引入合路器进行过渡；对于FTTB小区或楼宇，可全网割接至新设备端口。远期，将根据新技术发展和高端业务渗透率的提升，逐个小区或楼宇整网割接至XGS-PON、NG-PON2。未来PON新技术如何向城区、乡镇、农村去部署呢？近期，对于城镇：根据业务需求进行扩容，密集城区部分GPON设备向XG-PON1平滑升级，满足
图2 一级分光模式下两种ODN链路改造方式示意图
表5 XG-PON1技术下两种ODN链路改造方式必选分表（一级分光）注1： N为该小区开通的ODN链路数，即当前GPON口占用数。 注2： 初期占用1芯，1个XGPON1口，后期根据需求扩容。 注3： 考虑到小区ODN初建时，端口配置约为20%～30%，不管升级改造与否，随着渗透率增加，本身扩容也是必不可少的，因此方式2 也可理解为无额外影响和花费。
考量维度方式1：引入合路器方式2：单开链路优劣改造、装维两步：改造与放装只涉及OLT机房和客户家三步：其中①②都涉及外线方式1最优PON口效率合路后端口消耗增加一倍，支持客户数不增加新开链路后，增加了小区内端口配置数方式2最优ODN链路光功率预算影响合路器增加了链路光功率预算损耗，部分原有链路无法开通无影响方式2最优
光纤资源额外占用无影响初期占用主干1芯两种方式相当
经济性合路器×N占用XG-PON1口×N节点内所有OLT均需升级